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Una red cuántica podría ofrecer comunicaciones seguras en todo el mundo. Crédito: Google Whisk |
El sueño de un Internet cuántico global, donde cualquier persona en el planeta pueda comunicarse y procesar información con seguridad absoluta, acaba de dar un paso real hacia adelante. Un equipo de investigadores de la Shanghai Jiao Tong University ha conseguido algo que hasta hace poco parecía inalcanzable: fusionar dos redes cuánticas independientes, un logro que marca un antes y un después en las comunicaciones del futuro.
En la teoría, conectar redes cuánticas entre sí debería ser tan sencillo como enlazar redes clásicas. Pero en la práctica, es un desafío colosal. Las tecnologías actuales permiten interconectar computadoras cuánticas dentro de una misma red, pero lograr que múltiples redes diferentes se unan y funcionen como una sola sigue siendo una barrera tecnológica enorme. Los intentos anteriores de usar Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) demostraron ser efectivos, aunque con grandes limitaciones de escalabilidad y complejidad.
En el nuevo experimento, publicado en Nature Photonics, los investigadores consiguieron unir dos redes distintas con un total de 18 usuarios activos, permitiendo que todos pudieran comunicarse de forma segura mediante protocolos basados en entrelazamiento cuántico. Se trata de la red cuántica multiusuario más compleja jamás creada hasta ahora.
La clave de esta hazaña radica en una técnica conocida como “intercambio de entrelazamiento multiusuario” (multi-user entanglement swapping). El proceso comienza con dos redes independientes, cada una formada por diez nodos ya entrelazados internamente. Luego, un nodo de cada red se usa como enlace para fusionarlas. Al hacerlo, esos dos nodos dejan de estar disponibles, pero los 18 restantes quedan conectados entre sí en una sola red cuántica compartida.
La unión se logra mediante mediciones de estado de Bell, que permiten entrelazar las redes a pesar de que la propia medición hace “colapsar” las funciones de onda de los fotones implicados. El resultado es una fusión funcional entre las dos redes, capaz de mantener las correlaciones cuánticas necesarias para la comunicación segura entre todos los usuarios.
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Esquema de la fusión de redes cuánticas, arquitectura de red y principio de funcionamiento. Crédito: Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01792-0 |
Los científicos también desarrollaron un esquema de multiplexación activa temporal y de longitud de onda (Active Temporal and Wavelength Multiplexing, ATWM), reemplazando el tradicional DWDM. Para validar la calidad del entrelazamiento, realizaron mediciones de interferencia de dos fotones y de fidelidad cuántica. Los resultados fueron sorprendentes: lograron fidelidades superiores al 84% y visibilidades de interferencia que superaron el 75%, alcanzando picos de hasta 90,7%. En comparación, los sistemas clásicos apenas llegan al 50%.
Aun así, el camino hacia un verdadero Internet cuántico global todavía tiene muchos obstáculos. Uno de los más importantes son los repetidores cuánticos, dispositivos que permitirían mantener señales estables a grandes distancias sin perder fotones cruciales. Los autores del estudio reconocen que, aunque ha habido avances significativos en el desarrollo de memorias cuánticas, todavía es difícil construir redes cuánticas de gran escala o de largo alcance con la tecnología actual.
En palabras de los investigadores: “El desafío más crítico para lograr repetidores cuánticos prácticos de larga distancia es establecer un entrelazamiento robusto entre nodos de memoria cuántica remotos. Aunque los progresos son notables, aún queda mucho por hacer para lograr comunicaciones cuánticas verdaderamente globales”.
A pesar de los retos, el equipo se muestra optimista. Su enfoque, aseguran, abre nuevas oportunidades para crear entrelazamientos cuánticos entre nodos remotos pertenecientes a distintas redes, lo que podría servir como base para construir redes cuánticas interurbanas a gran escala, con aplicaciones directas en la computación distribuida, la comunicación ultra-segura y el futuro Internet cuántico global.
Fuentes, créditos y referencias: